Was sind Superstrings?

Superstrings oder Superstring -Theorie ist ein aufregendes Feld der Physik, die manchmal die Theorie von allem genannt wird. Es wird angenommen, dass viele die schwer fassbare, einheitliche Erklärung sind, die Einstein beantragte, die alle bekannten Kräfte im Universum verantwortlich machen könnte.

Allgemeine Relativitätstheorie erklärt die Welt, wie wir sie in einem ziemlich massiven Maßstab kennen. Es beschreibt Raumzeit als Stoff, das durch Massenbilanz für Orbitalsysteme, Galaxien und die Schwerkraft ausgewiesen wird. Diese Gesetze brechen jedoch auf der Quantenebene auf, wobei ein subatomares Teilchen zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht in Bezug auf seine genaue Position im Raum gemessen werden kann. Es ist auch genauso wahrscheinlich, dass es sich zeitlich rückwärts bewegt wie vorwärts und kann sogar an zwei Stellen gleichzeitig zu sein. Die Welt der Infinitesimal kleinen ist so bizarr, Wissenschaftler haben den Begriff "Quantu" geprägtm seltsam "zu beschreiben.

Durch mathematische Gleichungen wurde klar, dass die Art und Weise, wie wir zuvor Partikel als "Punkte" oder "kleine Kugeln" der Energie angesehen hatten, ungenau. Diese winzigen Materie -Teile verhielten sich tatsächlich eher wie wackelndes, vibrierendes Strings . Saiten sind so klein, dass Brian Greene, ein Physiker und Befürworter, erklärt, dass, wenn ein einzelnes Atom die Größe unseres Sonnensystems wäre, eine Schnur nur die Größe eines Baumes hat. Doch Strings machen alle Materie aus dem Quantenpegel nach oben aus.

wie Strings vibrieren die spezifischen Eigenschaften jedes Teilchens und vergleiche die UNIVers zu einer kosmischen Symphonie der Superstrings. Um die Theorie der mathematischen Anomalien zu befreien, waren sechs zusätzliche Dimensionen erforderlich. Die sechs zusätzlichen Abmessungen bilden an jedem Punkt in unserem Raum winzige, zusammengerollte 6-D-Formen. Innerhalb dieser 6-D-Formen befinden sich die Saiten der Superstring-Theorie. Die sechs zusätzlichen Abmessungen sowie unsere drei bedeuteten, dass es wirklich 9 Dimensionen gab. Fügen Sie noch einen für time hinzu, und die Gesamtzahl betrug 10 Dimensionen. So überraschend das auch war, es war nicht das Ende.

1995 präsentierten verschiedene Theorien von Superstrings ein Rätsel, bis m-theory sie vereint. Der einzige Haken? M-Theory mathematisch benötigte eine 11. Dimension. Dies stellte ein neues Bild von Saiten dar, bei dem sich eine Schnur nachreicht, um eine extrem große schwimmende Membran zu werden, die kurz Brane bezeichnet wird. Branes können unterschiedliche dimensionale Eigenschaften haben und so groß wie ein Universum wachsen. Tatsächlich existiert unser gesamtes Universum nach der Theorie auf einer schwimmenden Brane -- Nur eines von mehreren schwimmenden Kleisten, die jeweils ihr eigenes paralleles Universum unterstützen. Jede Brane repräsentiert eine Scheibe eines höherdimensionalen Raums oder lulk .

Obwohl das Standardmodell der 1970er Jahre bereits drei der vier Kräfte in einer einheitlichen Theorie vereint war, konnte die Schwerkraft nicht mit den drei Quantenkräften in Einklang gebracht werden. Aber ein Durchbruch in Superstrings umfasste die schwer fassbare Kraft der Schwerkraft und flüsterte des heiligen Grales der Physik. Wenn ein massenlos hypothetischer Teilchen, der für die Übertragung der Schwerkraft - das Graviton - als eine geschlossene String verantwortlich ist, würde dies eine direkte Gravitationsverbindung für die Theorie der Superstringe darstellen.

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Die Theorie sagt voraus, dass Saiten offen oder geschlossen werden können. Offene Saiten oder Saiten, die kleinen wackelnden Haaren ähneln, haben mindestens einen Endpunkt, der wie ein Wagenauto an der Membran "angebracht" ist, wird von einem oberen Kabel an einer elektrischen Linie angebracht. Saiten können sich durch die Brane bewegen, können aber nicht Leav gehenEs zu erklären, warum wir nicht aus unserer Dimension physisch heraussehen oder ausreichen können. Die Atome, aus denen sich unser Körper zusammensetzt, bestehen aus offenen Saiten, die an unserer 3-D-Membran Endpunkte angebracht sind. Eine andere Möglichkeit, es zu betrachten, besteht darin, einen Filmbildschirm zu berücksichtigen. Menschen auf einem Bildschirm scheinen dreidimensional zu sein, aber sie können nicht tatsächlich den Bildschirm in unsere 3-D-Welt erreichen. Sie stecken in ihrer 2-D-Welt fest, so wie wir in unserer 3-D-Welt stecken und nicht in benachbarte Dimensionen greifen können. Wissenschaftler bezeichnen dies als Freiheitsgrade .

Aber das Graviton ist anders. Als geschlossener Zeichenfolge oder Schleife ohne angehängte Endpunkte wurde es theoretisiert, dass es in der Lage sein könnte, unserer 3-D-Brane zu entkommen und in andere Dimensionen zu verdrängen. Dies würde erklären, warum die Schwerkraft um ein Vielfaches schwächer ist als die anderen Kräfte.

Was wäre, wenn die inverse wahr wäre? Was ist, wenn Schwerkraft auf einer parallelen Brane so stark ist wie die anderen Kräfte, aber hier schwächer, weil sie nur int istO unsere Dimension? Mathematisch funktionierte die Theorie der Superstrings wieder wunderschön und legte schließlich eine plausible Erklärung für die Schwäche der Schwerkraft, während sie sie mit den anderen drei Kräften vereint.

Es war nur noch eine Hürde übrig: Die einheitliche Theorie sollte auch in der Lage sein, den Urknall zu erklären. Vier Physiker, die zusammen in einem Zug fuhren, haben dieses Thema beiläufig angepackt. Einer von ihnen stellte die Frage, Was würde passieren, wenn zwei Branes kollidieren würden?

Kritiker der Theorie der Superstringe deuten auf mangelnde Beweise und die Schwierigkeit bei der Bereitstellung hin. Ist es nur ein schönes mathematisches Konstrukt? Eine Philosophie? Oder eine wahre Erklärung unserer Welt? Keine andere Theorie ist mathematisch alle vier Kräfte nahezu vereint, geschweige denn zusätzlich eine Erklärung für den Urknall. Aber zu beweisen, dass andere Dimensionen existieren - schwimmende Kleie und parallele Universen - war ein wichtiger StickinG Punkt.

Dennoch sind Gläubige der eleganten Theorie bestrebt, sie bewährt zu sehen, und Wissenschaftler haben seitdem festgestellt, dass es beobachtbare Beweise für astronomisch große Saiten geben kann. Somit gewinnt die Theorie der Superstrings weiterhin an Boden. Am Ende, wenn es erfolgreich ist, von 11 Dimensionen bis hin zu parallelen Universen, von den wirbelnden Galaxien bis hin zu Quantensuppe, sind die Überstränge möglicherweise wirklich die Theorie von allem .